Электрический ток в газах. Плазма - ЭЛЕКТРОДИНАМИКА

Цель: выяснить происхождение электрического тока в газах.

Ход урока

I. Повторение изученного

1. Что такое термоэлектронная эмиссия?

2. При каких условиях происходит вылет электрона из вещества?

3. Что такое работа выхода?

4. Как устроен вакуумный диод?

5. Почему вакуумной диод обладает односторонней проводимостью?

6. Как устроена и где применяется электронно-вакуумная трубка?

II. Самостоятельная работа

1. Почему в дымоходе раскаленные частички угля несут на себе электрический заряд, каков знак заряда?

A. Заряжаются за счет электронизации трением, знак положительный.

Б. Заряжаются за счет термоэлектронной эмиссией, заряд положительный.

B. Заряжаются за счет электронизации трением, заряд отрицательный.

2. Каким образом можно управлять электронным пучком?

A. Только электрическим полем.

Б. Только магнитным полем.

B. С помощью электрического и магнитного полей.

3. Работа выхода вольфрама 4,5 эВ, а оксида бария - 1 эВ. Какой материал будет испускать больше электронов в единицу времени при равных температурах?

A. Вольфрам.

Б. Оксид бария.

B. Будут испускать равное количество электронов.

4. Если анодное напряжение увеличить в 2 раза, то как изменится скорость электронов в вакуумной лампе?

A. Не изменится.

Б. Уменьшится в 2 раза.

B. Увеличится в 2 раза.

5. За счет какого механизма нагревается экран при работе кинескопа?

A. Люминесцентного свечения.

Б. Торможения электронов в материале экрана.

B. Экран не нагревается, его температура равна температуре окружающей среды.

Объясните эксперимент

У трехэлектродной лампы сетку соедините с анодом, а анод - через гальванометр демонстрационного амперметра - с катодом. К нити накала подведите обычное напряжение. Если замкнуть цепь накала, то гальванометр в анодной цепи покажет слабый ток. Почему? При увеличении накала катода возрастает сила тока в анодной цепи. Почему?

Ответы: 1. Б, 2. В, 3. Б, 4. В, 5, Б.

Эксперимент

Ответ: В результате термоэлектронной эмиссии анод заряжается отрицательно, а катод - положительно. Между ними возникает небольшая разность потенциалов, которая приводит к возникновению тока. С увеличением накала катода большее число электронов достигают анода, что приводит к росту анодного тока.

III. Изучение нового материала

Эксперимент 1

Укрепим две металлические пластины параллельно друг другу, соединим одну со стержнем, а вторую - с корпусом электрометра и сообщим им разноименные заряды. Электрометр не заряжается. Через воздух между пластинами при небольших значениях напряжения электрический ток не проходит.

Эксперимент 2

Внесем в пространство между пластинами пламя спиртовки, и заряженный электрометр быстро зарядится.

Под воздействием пламени газ стал проводником электрического тока.

Явление протекания электрического тока через газ, наблюдаемое только при условии какого-либо внешнего воздействия на газ называется несамостоятельным электрическим разрядом.

Повышение температуры газа делает его проводником электрического тока, т. к. нейтральные атомы или молекулы превращаются в ионы. Процесс отрыва электрона от атома называется ионизацией атома. Процесс возникновения свободных электронов и положительных ионов в результате столкновения атомов и молекул газа при высокой температуре называют термической ионизацией.

Частично или полностью ионизированный газ, в котором плотности положительных и отрицательных ионов практически одинаковы, называется плазмой.

Если между электродами постепенно повышать напряжение, то при некотором значении возникает электрический ток, без воздействия внешних ионизаторов. Это самостоятельный разряд в газе.

Типы самостоятельных разрядов. Техническое применение

Тлеющий разряд применяется в газоосветительных трубках, неоновых лампах, цифровых индикаторах, лампах дневного света.

Дуговой разряд применяется в ртутных лампах высокого давления, при сварке металлов, в электроплавильных печах.

Искровой разряд, длится тысячные доли секунды при высоком напряжении. Применяется при обработке металлов.

Коронный разряд (Е = 3000000 В/м).

Используется в электрофильтрах для очистки газов от твердых частиц. Отрицательное явление: вызывает утечку энергии на высоковольтных линиях.

Эксперимент

Два угольных стержня укрепите к деревянным стержням длиной 300 мм. Дугу подключите к автотрансформатору на 30 В. Деревянными ручками сводите углы. Наблюдается горение дуги в воздухе. Опустив в воду, получите горение в ней.

Примечание. Нужно надевать черные очки, или прикрывать глаза красным стеклом.

IV. Закрепление изученного

1. Что такое термическая ионизация?

2. Что называется плазмой?

3. Какие причины могут вызывать несамостоятельный электрический разряд?

4. Чем отличаются самостоятельный электрический разряд от несамостоятельного?

5. Каков механизм развития самостоятельного электрического разряда?

Домашнее задание

П. 124, 125.